Publié le 7 octobre 2024

Ingénierie de systèmes

L’ingénierie de systèmes est une approche pluridisciplinaire pour le développement ou le perfectionnement de systèmes techniques complexes. Elle comprend l’analyse, la planification, la conception, la mise en œuvre et la maintenance de systèmes tout au long de leur cycle de vie.

Cockpit de l'hélicoptère de transport Cougar — © DDPS

L’objectif de l’ingénierie de systèmes est de faire en sorte que les exigences de toutes les parties prenantes soient satisfaites en prenant en considération les interactions entre les composants du système ainsi qu’entre le système et son environnement. Cela inclut l’optimisation des performances, de la fiabilité, de la sécurité, de la maintenabilité et des coûts. Les ingénieurs système utilisent toute une série d'outils et de techniques pour modéliser, analyser et simuler des systèmes complexes, ce qui leur permet de prendre des décisions éclairées pendant tout le processus de développement. Au sein du domaine spécialisé Ingénierie de systèmes, l’ingénierie de systèmes s’applique à des domaines tels que l’aviation, la défense sol-air, les technologies de l’information et les télécommunications pour l’armée suisse.

Nos compétences et activités

Dans le cadre des dispositions d’exécution pour le service des modifications (SM) des systèmes aéronautiques militaires, l’ingénieur système s’assure que les modifications développées pour la flotte soient efficaces sur le plan opérationnel, adaptées et abordables et qu’elles constituent une solution rapide pour répondre aux besoins des utilisateurs avec un niveau de risque acceptable. Cela comprend notamment les activités suivantes :

Responsabilité de l’intégrité technique du système ;
Responsabilité des activités de gestion des modifications techniques ;
Responsabilité des exigences et spécifications techniques ;
Garantie que le système aéronautique répond aux exigences contractuelles, qualitatives et de navigabilité ;
Mandat à l'industrie ou à des organismes gouvernementaux étrangers des activités de conception, de production et de maintenance liées aux modifications ;
Conduite de tests de développement et d'évaluation.

Dans les projets d’acquisition, armasuisse Ingénierie de systèmes définit – dans le rôle de responsable du domaine technique – les exigences techniques du système et vérifie leur mise en œuvre. Il détermine avec précision les caractéristiques techniques et les fonctions que doit remplir un système à acquérir. Il s'agit de comprendre précisément les besoins et les exigences des utilisateurs et des groupes d’intérêt et de les traduire en exigences techniques claires et réalisables. Les éventuels risques et restrictions techniques sont également évalués et intégrés dans la définition des exigences. Tout au long du processus d'acquisition, armasuisse Ingénierie de systèmes surveille la mise en œuvre et réalise des contrôles réguliers afin de s’assurer que le produit ou le système acquis correspond aux exigences convenues.

Domaines de ingénierie de systèmes

Un aperçu graphique des différents domaines de l'ingénierie des systèmes. Celui-ci représente les domaines suivants : Gestion des modifications des systèmes aéronautiques, ingénierie des systèmes, essais, navigabilité, gestion des risques, coopération avec l'industrie. — Domaines de ingénierie de systèmes — © DDPS

Assistance technique pendant la phase d’utilisation
Tous les aéronefs en service au sein des Forces aériennes suisses font l’objet d’un suivi sans faille de la part d’armasuisse pendant toute la phase d’utilisation. Ainsi, l’ingénierie de systèmes est directement responsable de la navigabilité technique de chaque aéronef.
La navigabilité désigne l'aptitude d'un système aéronautique militaire à effectuer la mission prévue, dans les conditions et limites autorisées, sans risques inadmissibles. Elle comprend la sécurité aérienne, le fonctionnement et les performances. Les modifications qui sont développées pour la flotte doivent donc être efficaces et appropriées sur le plan opérationnel et être mises en œuvre rapidement, ceci afin de répondre aux besoins des utilisateurs avec un niveau de risque acceptable.
Maintien de la valeur PC-7
Le Pilatus PC-7 Turbo Trainer est utilisé depuis 1982 dans les Forces aériennes en tant qu’avion d'entraînement pour l'instruction des pilotes et fait toujours partie des appareils les plus performants de sa catégorie. Il est plus particulièrement adapté au vol aux instruments par mauvaise visibilité, au vol de nuit et au vol en formation. Au fil du temps, des modifications ont été effectuées et des mesures de maintien de la valeur ont été prises, de façon à maintenir l'électronique de l'avion (l’avionique) à la pointe de la technologie.
Les mesures de maintien de la valeur qui sont maintenant nécessaires concernent avant tout le renouvellement du système de navigation, essentiel pour le vol aux instruments, ainsi qu'une mise à niveau de l'installation radio conformément aux réglementations introduites dans toute l'Europe. De plus, les deux simulateurs de vol doivent être mis au même niveau technologique que les systèmes réels, c'est-à-dire que les avions réels. Les mesures de maintien de la valeur comprennent aussi l’intégration de composants aéronautiques modernes, disponibles dans le commerce. C'est la société Pilatus Flugzeugwerke AG à Stans qui en est responsable, sous contrat avec le groupe technologique RUAG MRO Holding AG. Le maintien de la valeur de la flotte ou des simulateurs est mis en œuvre sur les sites de Lodrino (TI) et d'Emmen (LU). Une fois les travaux terminés, le PC-7 devrait pouvoir être utilisé pendant quinze années supplémentaires.
Réalité mixte – Étude de faisabilité PC-7 Ground Based Training System (système de formation au sol)
Cela fait quelques années que le secteur de la simulation profite fortement de l’industrie des jeux vidéo. Dans ce sillage, les applications professionnelles et les technologies innovantes utilisées à cet effet ont également évolué à grands pas. Par exemple, les systèmes de vision peuvent être complétés ou complètement remplacés par la technologie de réalité virtuelle ou mixte.
Aucun système comparable n'étant actuellement en service dans les Forces aériennes, il est nécessaire d'acquérir de l'expérience. On sait que différentes forces aériennes étrangères sont actives avec succès dans cet environnement avec des projets pilotes. L’objectif premier est d'amener plus rapidement et individuellement les pilotes à former à un niveau d'instruction supérieur. Pour atteindre cet objectif, l'instruction doit également devenir plus innovante. Il ne s'agit pas de remplacer ni de concurrencer les moyens d'instruction établis, mais de les compléter de manière judicieuse.
L'instruction de base des pilotes, qui utilise aujourd’hui déjà des simulateurs (PC-7), constitue un environnement d'évaluation idéal pour de nouvelles technologies. Le système de vision existant des simulateurs PC-7 ne doit pas être remplacé, mais complété de manière modulaire par un système de réalité mixte ainsi que par le matériel et les logiciels nécessaires. Cela signifie qu'il est possible de choisir le système de vision le plus adapté en fonction des besoins de l’utilisateur. Ainsi, le système de vision existant doit être utilisé pour l'instruction établie (IFR, Procedures Training, etc.) et la technologie de réalité mixte doit pour les futurs modules d'instruction où l'accent est mis sur le vol à vue, ce qui permet d'utiliser de manière optimale les points forts des systèmes de vision concernés.
L'hélicoptère de transport Cougar a été acheté avec le programme d’armement 1998 et, depuis, il est utilisé quotidiennement pour le transport de matériel et de troupes. Il sert également à fournir un appui aux autorités civiles, par exemple extinction d'incendies ou opérations de recherche et de sauvetage, et dans le cadre de la promotion militaire de la paix (par exemple au Kosovo).
La technique dans le maintien de la valeur
Le maintien de la valeur comprenait un nouveau système d'autoprotection aux capacités améliorées, de nouveaux appareils radio de bord et un système militaire d’identification ami/ennemi de nouvelle génération, ainsi que l'ajout de la capacité à réaliser des procédures d'approche assistées par satellite. Les neuf hélicoptères ont été équipés d'un nouveau dispositif d'alerte de trafic et d'évitement et d'un viseur de casque ainsi que de diverses autres fonctionnalités, ce qui a permis de les harmoniser largement avec le Super Puma. Parallèlement, les hélicoptères ont été révisés en profondeur. Toutes ces améliorations ont permis d'élargir l’éventail d'engagement du Cougar en cas de conditions météorologiques défavorables et de vols dans un environnement potentiellement dangereux.
Le facteur clé de succès du maintien de la valeur du point de vue technique a été que les experts techniques de tous les services concernés (armasuisse, Forces aériennes, RUAG, divers sous-traitants, autorités américaines) ont collaboré de manière constructive en étant orientés vers les solutions et les clients. L’équipe technique motivée a permis la mise en œuvre d'un niveau qualitatif élevé.
Les avions de combat F/A-18C/D Hornet ont été acquis dans le cadre du programme d’armement 1992 et déployés dans les Forces aériennes au cours de la deuxième moitié des années 1990.
Garantie de l’intégrité du système des avions de combat F/A-18 suisses
Les avions de combat F/A-18C/D Hornet ont été acquis dans le cadre du programme d’armement 1992 et déployés dans les Forces aériennes au cours de la deuxième moitié des années 1990. Grâce à plusieurs programmes de mise à niveau, le principal moyen d'engagement des Forces aériennes a pu rester à la hauteur en termes de performances au cours des vingt dernières années. Le programme NUV est le plus récent. Ce programme a pour but de prolonger la durée d’utilisation et de certifier le F/A-18 pour 6000 heures de vol par avion, afin que la flotte puisse continuer à voler jusqu'à la fin du déploiement des nouveaux avions de combat.
Le programme comprend un programme de rénovation structurelle permettant de maintenir la navigabilité, dans le cadre duquel différents points faibles identifiés sont corrigés et des inspections approfondies sont effectuées. Les mesures concernent la structure des avions, mais aussi les sous-systèmes et les composants, dont le fonctionnement et la maintenance posent des problèmes croissants, ainsi que la modernisation des sous-systèmes pour l'engagement et l'entraînement, et des missiles à guidage radar et de l'avionique.
Durant la phase d'utilisation des avions de combat suisses, le domaine spécialisé Ingénierie de systèmes garantit, en collaboration avec des partenaires internes et externes, l'intégrité technique des systèmes. Il est par ailleurs titulaire du certificat de type militaire (Military Type Certificate Holder). Les activités principales comprennent, par exemple, la gestion des risques de navigabilité (Airworthiness Risk Management), l'approbation de modifications et de réparations mineures et la gestion technique des programmes de mise à niveau.
Moteurs de jet
Les moteurs constituent les éléments centraux des avions de combat. La bonne compréhension de l'exploitation, de la maintenance et de leur logistique fait partie des connaissances nécessaires pour garantir la phase d'utilisation du système. Le contact étroit avec RUAG Maintenance Repair Overhaul (MRO) en est la conséquence.
Dans le cadre de la maintenance régulière des moteurs, les tests sont les suivants :
- Essai de performance pour s'assurer que le moteur est capable de produire la poussée requise
- Tests de vibration et d'équilibrage pour vérifier les rotors des moteurs et les équilibrer le cas échéant
- Contrôle du système d'huile et de carburant
- Tests de fuites, afin de s’assurer qu’aucun système ne présente des fuites
L’ingénierie de systèmes prend en charge la représentation suisse et la coordination lors de conférences internationales entre les fabricants, les fournisseurs sélectionnés, les utilisateurs et l'US Navy. Au niveau national, la coordination pour la phase d'utilisation se fait avec l'état-major de l'armée (EM A), les Forces aériennes, l'Airworthiness Authority, RUAG MRO et certains fournisseurs. La coordination directe entre les utilisateurs relève également de la compétence de l’ingénierie de systèmes S+T.
Celui qui a la maîtrise des airs peut déterminer ce qui se passe au sol. Pour cela, les Forces aériennes ont besoin, en plus des avions de combat, de la défense sol-air.
Les systèmes de défense sol-air de grande, moyenne et courte portée protègent la population, les infrastructures civiles et militaires critiques et les corps de troupe contre les menaces provenant de l'espace aérien. Le domaine spécialisé Ingénierie de systèmes constitue une partie essentielle de l'équipe de projet et il assume les tâches principales suivantes au-delà de la phase de projet :
- Il assiste l’adjudicateur et le client dans la définition des exigences de l'entreprise et des parties prenantes
- Il déduit les exigences techniques pour l'élaboration du cahier des charges technique
- Il décrit les systèmes périphériques au niveau des composants et crée des architectures de systèmes pour l'intégration dans l'environnement système suisse
- Il exécute des tâches dans le cadre de l'ingénierie des systèmes, telles que la gestion des exigences, des modifications et des risques techniques, établit des bases de planification de l'ingénierie, dirige des revues et est responsable de la vérification et de la validation.
La technologie des mini-drones s'est fortement développée ces dernières années, tant dans le secteur civil que dans le secteur militaire. De nouvelles capacités répondant à de multiples exigences ont vu le jour. Sur la base des enseignements tirés d'un premier projet d'acquisition, quatre systèmes de drones différents ont déjà été acquis pour l'Armée suisse. armasuisse a dirigé le projet et l'ingénierie de systèmes a défini les exigences et évalué le développement afin de gérer les risques techniques et les modifications.
La flotte de mini-drones de l'Armée suisse comprend divers modèles qui offrent différentes possibilités d'utilisation. Le Black Hornet (BH) 3 de Teledyne FLIR est le plus petit système. D'un poids de seulement 33 grammes, il peut être utilisé même dans des espaces restreints et à l'intérieur, sans dépendre d'un signal de système de positionnement par satellites (GNSS). L’Orbiter 2b d’Aeronautics est le plus grand système, avec un poids de 10 kg et une envergure de 3 m. Il est adapté à une utilisation tactique au niveau portable. En raison de sa catégorie de poids, il a besoin d'une certification dédiée de la Military Aviation Authority (MAA). D'autres modèles, comme l'Indago 3 de Lockheed Martin, équipé d'un transpondeur FLARM pour les informations sur le trafic aérien, ont été accompagnés par armasuisse afin de définir et de vérifier des exigences techniques. L’ANAFI de Parrot complète le portefeuille en tant que drone d’entrée de gamme pour les futurs pilotes de drones de l’Armée suisse.
Dans un avenir proche, les modèles successeurs des systèmes déjà introduits pour l'Armée suisse seront acquis afin de répondre aux besoins croissants et de rester à la pointe de la technologie. Les différences techniques sont contrôlées par le domaine spécialisé Ingénierie de systèmes.
Le développement et les possibilités d'utilisation de cette technologie progressent ; la demande de différents types de drones augmente donc en conséquence. Outre les mini-drones déjà acquis, d'autres projets et intégrations d'interfaces seront nécessaires pour répondre aux exigences en constante évolution. On peut citer comme exemple l'intégration de drones sur le nouveau char du génie (Pionierpanzer) afin d'étendre ses capacités de surveillance et d'exploration et d'améliorer la reconnaissance situationnelle en temps réel. La combinaison de troupes au sol et de la reconnaissance aérienne par des drones augmente l'efficacité des opérations militaires et la sécurité des troupes.
Dans le cadre du projet d'acquisition ADS 15, le domaine spécialisé Ingénierie de systèmes effectue différentes tâches dans le domaine de l'ingénierie des systèmes. Cela inclut la gestion des exigences, des modifications et des risques techniques. Le domaine spécialisé Ingénierie de systèmes établit des bases de planification pour la mise en œuvre des systèmes et dirige des revues afin de vérifier le développement et de s'assurer que toutes les exigences sont remplies. En outre, le domaine spécialisé est responsable de la vérification et de la validation afin de s'assurer que le système répond aux spécifications définies et qu'il satisfait aux exigences des utilisateurs.
Le projet d’acquisition ADS 15 concerne un système de reconnaissance sans pilote et sans arme. Il remplacera le système de drones de reconnaissance 95 utilisé par l’armée jusqu’à fin 2019, dont le niveau technologique date des années 1980. La durée d’utilisation prévue de l’ADS 15 est de 20 ans. Le drone sert à la reconnaissance de la situation et des objectifs, mais il est peut aussi, si nécessaire, être équipé d’autres capteurs. Par exemple, pour les radars d'imagerie destinés à produire une image de la situation au sol ou pour la reconnaissance électronique. Le système de drones peut être engagé de jour comme de nuit. Pour l'intégration dans l'espace aérien, il a la capacité de détecter et de résoudre les conflits de manière autonome (Cooperative and Non-Cooperative Detect and Avoid).
L'ADS 15 a une durée de vol élevée. Les prestations suivantes peuvent être fournies avec l’ADS 15 :
- Surveillance de vastes espaces
- Recherche, reconnaissance et poursuite de cibles
- Contributions à l’image de la situation et à la protection des infrastructures critiques et des propres troupes
Les utilisateurs sont, comme aujourd'hui, des organes de commandement civils et militaires : les services civils sont par exemple les états-majors de conduite cantonaux, les organes de police et de sauvetage ou le Corps des gardes-frontière. En cas de défense contre une attaque militaire, l’ADS 15 contribue à la conduite et au contrôle des actions au sol, notamment pour l’appui de feu.
Pour maintenir la sécurité du trafic aérien, les autorités aéronautiques ont besoin d'analyses de risques avant d'autoriser de nouveaux systèmes et de nouvelles procédures. De plus en plus, et en particulier dans l'aviation sans pilote, on a recours à des analyses quantitatives et à des simulations dans le domaine opérationnel.
L'ingénierie de systèmes soutient l'Autorité de l'aviation militaire suisse (MAA), l'Office fédéral de l'aviation civile (OFAC) et les organes internationaux de l'OTAN et d'Eurocontrol par des analyses de données, des modèles mathématiques et des simulations, ainsi que par son expertise dans l'évaluation des procédures prévues et des solutions techniques, et dans l'élaboration des réglementations. Un accent particulier est actuellement mis sur l'intégration du système de drones de reconnaissance 15 (ADS 15) dans l'espace aérien suisse.